電平轉(zhuǎn)換電路

1、3.1應(yīng)用舉例一應(yīng)用SN74LVC2G07實(shí)行電平轉(zhuǎn)換圖6顯示了 SN74LVC2G07 一個(gè)Buffer作1.8V到5V的轉(zhuǎn)換，另一 Buffer作3.3V到1.8V的轉(zhuǎn)換。Vpui = 5 V Vcc = I fiV Vpu之=1A1GND產(chǎn)1踏1Vjn1 = 13VCMOS Siigii 監(jiān)Viri2 = 3.J V LVTTU LVCMOS Sign MsFigure 6. Use of an Open-Drain Device in a Level-Translation Application器件的電源電壓為1.8V。它可以保證器件將輸入最低的VIH識(shí)別為有效的高電 平。輸出上拉電

2、阻的最小值取決于器件開漏腳的最大灌電流能力(maximum current-sinking capability Iol max)。而最大灌電流能力是受限于輸出信 號(hào)的最大允許的上升時(shí)間的。Rpu(min)= (Vpu-Vol) / Iol(max)對(duì)于圖 6 中的 SN74LVC2G07,假設(shè) Vpu1=5V0.5V, Vpu2=1.8V0.15V,而且電 阻的精度為5%Rpu1(min) = (5.5V-0.45V)/4mA) X (1/0.95)=1.33k Q最接近的標(biāo)稱值為1.5kQ。Rpu2(min)=(1.8V-0.45V) /4mA)X (1/0.95)=394.73 Q最接近

3、的標(biāo)稱值為430Q。圖7顯示了在不同上拉電阻值的情況下具有10pF容性負(fù)載情況下的輸出波形。 當(dāng)上拉電阻值增大后，輸出信號(hào)的上升時(shí)間也增加了。1.8-Vlo 5-V Up-Translation1502Q050100Time - ns1.8-V input signalOutput signal with Rpui = 1.5 knOutput signal with Rpui = 2 kuOutput signal with Rpui = 5 kn3.3- V to 1.8-V Do wrr 1.8-Vlo 5-V Up-Translation1502Q050100Time - ns1.8-

4、V input signalOutput signal with Rpui = 1.5 knOutput signal with Rpui = 2 kuOutput signal with Rpui = 5 kn3.3- V to 1.8-V Do wrr Tran al ati on3.3-V Input signalOutput signal with Rp-(J2 430 2050150Output glgnal with Rpyj = 620 3Output signal vvith Rpuw = 1 k2Output signal with Rpija = 2 kQOutput si

5、gnal with Rpua = 3 kQTime - n&Figure 7. Output Edge Slows With increasing Value of Rp(j3.2不要在CMOS驅(qū)動(dòng)的輸出端加上拉電阻在電平轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者不能在CMOS器件的輸出端加上拉電 阻。這種作法有很多弊端，應(yīng)該避免使用。一個(gè)問題是在輸出為低時(shí)增加了功耗。 當(dāng)CMOS驅(qū)動(dòng)輸出為高 是也會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)危害。高電平的電源會(huì)通過上拉電阻對(duì) 低電平電源灌電流。此時(shí)，下部的N溝道晶體管是關(guān)閉的，上部的P溝道晶體管 是導(dǎo)通的。電流灌入低電平的電源會(huì)產(chǎn)生無法預(yù)料的后果。Figure 8 Use of Pullup Re

6、sistors at Output of CMOS Drivers Is Not Recommended4 FET開關(guān)TI的CB3T,CBT,CBTD和TVC系列的總線開關(guān)可以用作Level-shifter。FET 開關(guān)非常適用于不需要電流驅(qū)動(dòng)并有很短傳播時(shí)延的電平轉(zhuǎn)換應(yīng)用。FET開關(guān)的好處： 很短的傳播時(shí)延 TVC 器件（或者將 CBT 器件配置為TVC）不用方向控制就可以實(shí)現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換TI的CB3T系列器件可以用于5V到3.3V轉(zhuǎn)換。圖9顯示了 CB3T器件用作 雙向電平轉(zhuǎn)換的一些應(yīng)用。Figure 或 CB3T Devic。Used to Interface a 3-V Bus Wit

7、h a 5-V (TTL) Bus在圖9中，SN74CB3T3306被用來連接3V和5V總線。CB3T的電源為3V。當(dāng)信號(hào) 從5V總線到3V總線時(shí)，CB3T器件將輸出電壓設(shè)置為3V。當(dāng)信號(hào)從3V總線到 5V總線時(shí)，5V端的輸出電壓為2.8V。這對(duì)于5V TTL器件的Vih電平是可用的。 但是這種應(yīng)用有兩個(gè)弊端：1. CB3T3306 的 2.8V 的 Voh 電平 降低了 5V端的高電平噪聲余度（margin）。此時(shí)的噪聲余度為 2.8V-2.0V=800mV。2.因?yàn)?CB3T 器件的輸出高電平?jīng)]有被驅(qū)動(dòng)到VCC的電壓軌，5V接收端會(huì)出現(xiàn)額外的電源功耗AIcc電流（在 第6節(jié)會(huì)詳細(xì)討論AIc

8、c）注意：VCC=3V，TA=25C，Io=1uA 時(shí)，Voh 電平為 2.8V。對(duì)于 5V CMOS 接收端而 言2.8V不是有效的Vih電平。因此，CB3T器件不能3V總線向5V CMOS總線的 升壓轉(zhuǎn)換。4.1 CBT 和 CBTD 器件CBT和CBTD系列器件可以用來作5V系統(tǒng)與3.3V系統(tǒng)的連接。這 類器件只能用來作5V CMOS系統(tǒng)與3.3V系統(tǒng)的降壓轉(zhuǎn)換。它們還可以用于5V TTL 系統(tǒng)與3.3V系統(tǒng)的雙向轉(zhuǎn)換。圖10顯示了 SN74CBT1G384作5V到3.3V的轉(zhuǎn)換。器件的VCC腳與5V電源間必 須連接一個(gè)外部的二極管。外部的二極管將導(dǎo)通三極管的門電壓將為4.3V。再 加上

9、Vgs上的1V壓降，Pin2上的電壓就為3.3V 了。增加的二極管可用于將輸 出置為很低的電壓。有時(shí)，二極管上的靜態(tài)電流太小，不能使二極管導(dǎo)通，就 需要在二極管與地之間加個(gè)電阻R來提供足夠的偏置電流。Externa DioceV DeviceFigure 10. SN74CBT1G384 Externa DioceV DeviceFigure 10. SN74CBT1G384 In 5-V to 3.3-V Application3J-VDevice圖11顯示了 5V轉(zhuǎn)3.3V的波形。從輸入端到輸出端的傳輸時(shí)延非常小。CBT器 件也可以配置為Translation Voltage Clamp(TVC)器件，在雙向應(yīng)用